Les chercheurs postdoctoraux Artem Nemudryi et Anna Nemudraia ont mené la recherche aux côtés de Blake Wiedenheft, professeur au Département de microbiologie et de biologie cellulaire du Collège d'agriculture de MSU. L'article, intitulé "La réparation des cassures d'ARN guidées par CRISPR permet une excision d'ARN spécifique à un site dans les cellules humaines", a été publié en ligne le 25 avril dans la revue Science. et constitue la dernière avancée dans l'exploration en cours par l'équipe des applications CRISPR pour le génie génétique programmable.

CRISPR, qui signifie Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, est un type de système immunitaire que les bactéries utilisent pour reconnaître et combattre les virus. Wiedenheft, l'un des principaux chercheurs nationaux sur CRISPR, a déclaré que le système est utilisé depuis des années pour couper et modifier l'ADN, mais que l'application d'une technologie similaire à l'ARN est sans précédent.

L'édition de l'ADN utilise une protéine associée à CRISPR appelée Cas9, tandis que l'édition de l'ARN nécessite l'utilisation d'un système CRISPR différent, appelé type III.

"Dans nos travaux précédents, nous avons utilisé des CRISPR de type III pour modifier l'ARN viral dans un tube à essai", a déclaré Nemudryi. "Mais nous nous demandions :pouvons-nous programmer la manipulation de l'ARN dans une cellule humaine vivante ?"

Pour explorer cette question, l'équipe a programmé des protéines CRISPR de type III pour couper l'ARN contenant une mutation responsable de la mucoviscidose, rétablissant ainsi la fonction cellulaire.

"Nous étions convaincus que nous pouvions utiliser ces systèmes CRISPR pour couper l'ARN de manière programmable, mais nous avons tous été surpris lorsque nous avons séquencé l'ARN et réalisé que la cellule avait recousu l'ARN de manière à éliminer la mutation", a déclaré Wiedenheft.

Nemudryi a noté que l'ARN est transitoire dans la cellule; il est constamment détruit et remplacé.

"La croyance générale est qu'il ne sert à rien de réparer l'ARN", a-t-il déclaré. "Nous pensions que l'ARN serait réparé dans les cellules humaines vivantes, et cela s'est avéré vrai."

Wiedenheft a encadré les deux chercheurs postdoctoraux depuis leur arrivée à MSU il y a près de six ans et a déclaré que l'impact de leurs contributions scientifiques conduirait à des progrès significatifs et continus.

"Les travaux réalisés par Artem et Anna suggèrent que la réparation de l'ARN pourrait être un aspect fondamental de la biologie et que l'exploitation de cette activité pourrait conduire à de nouveaux remèdes salvateurs", a déclaré Wiedenheft. "Artem et Anna sont deux des scientifiques les plus brillants que j'ai jamais rencontrés, et je suis convaincu que leurs travaux auront un impact durable sur l'humanité."

L'édition d'ARN a des applications importantes dans la recherche de traitements pour les maladies génétiques, a déclaré Nemudryi. L'ARN est une copie temporaire de l'ADN d'une cellule, qui sert de modèle. Manipuler le modèle en modifiant l'ADN pourrait provoquer des modifications collatérales indésirables et potentiellement irréversibles, mais comme l'ARN est une copie temporaire, a-t-il déclaré, les modifications effectuées sont essentiellement réversibles et comportent beaucoup moins de risques.

"Les gens ont utilisé Cas9 pour casser l'ADN et étudier comment les cellules réparent ces cassures. Ensuite, sur la base de ces modèles, ils ont amélioré les éditeurs Cas9", a déclaré Nemudraia. "Ici, nous espérons que la même chose se produira avec l'édition d'ARN. Nous avons créé un outil qui nous permet d'étudier comment les cellules réparent leur ARN, et nous espérons utiliser ces connaissances pour rendre les éditeurs d'ARN plus efficaces."

Dans la nouvelle publication, l’équipe montre qu’une mutation provoquant la mucoviscidose peut être éliminée avec succès de l’ARN. Mais ce n’est là qu’une des milliers de mutations connues qui provoquent des maladies. La question de savoir combien d’entre eux pourraient être traités avec cette nouvelle technologie d’édition d’ARN guidera les travaux futurs de Nemudryi et Nemudraia alors qu’ils terminent leur formation postdoctorale à MSU et se préparent à des postes de professeur à l’Université de Floride cet automne. Tous deux ont reconnu Wiedenheft comme un mentor qui a changé leur vie.

"Blake nous a appris à ne pas avoir peur de tester des idées", a déclaré Nemudraia. "En tant que scientifique, vous devez être courageux et ne pas avoir peur d'échouer. L'édition et la réparation de l'ARN sont la terra incognita. C'est effrayant mais aussi passionnant. Vous avez l'impression de travailler à la pointe de la science, en repoussant les limites là où personne n'a encore réussi." déjà été."